抵撞开伞的伞状扩体设备及其扩张方法技术

本发明专利技术公开了抵撞开伞的伞状扩体设备及其复张方法，包括带有拉筋盘、伞状折叠杆组、穿筋盘的伞状扩体装置，还包括抵撞杵，所述抵撞杵设置在伞状扩体装置的前端；当伞状折叠杆组正向折叠时，所述抵撞杵的后端与拉筋盘固定连接；当伞状折叠杆组反向折叠时，所述抵撞杵的后端活动穿过拉筋盘并与穿筋盘固定连接；所述抵撞杵用于与钻孔扩径段前方的孔壁发生接触。本发明专利技术的目的在于提供抵撞开伞的伞状扩体设备及其复张方法，以解决现有技术中开伞方式繁琐耗时的问题，实现大幅简化开伞机构、简化开伞步骤的目的。伞步骤的目的。伞步骤的目的。

【技术实现步骤摘要】
抵撞开伞的伞状扩体设备及其扩张方法


[0001]本专利技术涉及岩土工程领域，具体涉及抵撞开伞的伞状扩体设备及其扩张方法。

技术介绍

[0002]伞状扩体装置涉及岩土工程领域，具体应用于房建、公路、铁道及城轨、水利水电、人防、地下工程、国防等各行业的临时性基坑支护、永久性边坡支护、抗浮锚杆锚索、隧道拱顶支护。
[0003]传统锚杆索施工中锚杆索安放通常采用人工送锚方法，其他的机械安放方法有如专业送索机、锚固钻机或旋喷机或吊装机械等，本申请专利技术人在前期已经研究并提交多份伞状扩体装置相关专利申请，其中除少部分简单易行、可通用于人工或机械送锚的同时开伞外，大部分仍需在送锚后以人工操作或人工辅助实施，对人工而言，仍显繁琐，对机械而言，耗时偏长，因此，有必要继续探索更为宽泛、便捷、可通用于人工或机械送锚同步开伞的方法以供选择。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供抵撞开伞的伞状扩体设备及其扩张方法，以解决现有技术中开伞方式繁琐耗时的问题，实现大幅简化开伞机构、简化开伞步骤的目的。
[0005]本专利技术通过下述技术方案实现：
[0006]抵撞开伞的伞状扩体设备，包括伞状扩体装置、锚筋，伞状扩体装置固定或单向固定或可拆卸固定在锚筋上，伞状扩体装置包括一个以上正向折叠或反向折叠的伞状折叠杆组，每个伞状折叠杆组包括若干折叠杆，在伞状折叠杆组的前、后两端处，折叠杆均被集中铰接约束呈中心对称状，还包括沿纵向设置的抵撞杵，所述抵撞杵的前端设置在伞状扩体装置的前侧；当伞状折叠杆组正向折叠时，所述抵撞杵的后端与伞状折叠杆组的前端固定连接或单向固定连接；当伞状折叠杆组反向折叠时，所述抵撞杵的后端活动穿过伞状折叠杆组的前端并与伞状折叠杆组的后端固定连接或单向固定连接；还包括若干根加力柱和/或拉筋盘和/或穿筋盘；加力柱沿纵向分布，拉筋盘、穿筋盘均沿横向分布；每一根所述折叠杆的前端，与加力柱的前部或拉筋盘或锚筋铰接；每一根所述折叠杆的后端，与加力柱的后部或穿筋盘或锚筋铰接。此处的单向固定连接是指抵撞杵向后顶推或牵拉使得伞状折叠杆组的前端/后端只能后退、不能前进，即伞状折叠杆组的前端/后端可以向后方滑移退出抵撞杵，但无法向前方滑移穿过抵撞杵。
[0007]本申请中抵撞杵的作用是：以其前端与钻孔扩径段前方的孔壁发生接触，当伞笼正向折叠时，以其后端将拉筋盘(或伞笼前端)或后托板向后推动/拖动，当伞笼反向折叠时，以其后端将穿筋盘(或伞笼后端)向后推动。抵撞杵与伞状折叠杆组前端和/或后端的固定连接或单向固定连接，包括各种情况，例如设置有拉筋盘和/或穿筋盘时，抵撞杵与拉筋盘和/或穿筋盘连接或与加力柱连接，又例如当未设置拉筋盘、穿筋盘时，抵撞杵与加力柱或铰接装置连接。
[0008]本申请中伞状折叠杆组的前、后两端处均被集中铰接约束呈中心对称状，是指前端被集中铰接约束，后端也被集中铰接约束，且每根折叠杆的前后两端均分别与各自对应相连的外部结构(指伞状折叠杆组以外的结构)进行铰接，例如附图1
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附图15、附图17
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附图53、附图56
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附图62所示，该外部结构可以是伞状扩体设备中任意的与折叠杆进行连接的部件，在此不做具体限定；呈中心对称状是指两端分别被集中铰接后，折叠杆组整体呈中心对称图形，例如附图14、附图15、附图49
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附图53、附图59
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附图62所示。
[0009]本申请中的固定或单向固定连接包括直接或间接连接(间接连接例如附图58所示抵撞杵的后端通过前铰接装置间接与加力柱固定连接)。本申请中的伞状扩体装置为现有技术，除了带有拉筋盘、伞状折叠杆组、穿筋盘外，对于本领域技术人员而言还显而易见的还应包括有锚筋、荷载转换装置等未明示的设备，以满足伞状扩体装置的基本要求。本申请中以钻孔作业时钻头的行进方向为前，反之为后；即本申请中所有的前、后方向，是以施工中钻进方向一端为前、背离钻进方向的一端为后，换言之，伞状扩体装置的尖端或钻尖所指方向为前，反之为后。其中伞状折叠杆组正向折叠是指拉筋盘在前、穿筋盘在后；反向折叠是指拉筋盘在后、穿筋盘在前。伞状扩体设备或伞状扩体装置或伞状折叠杆组均简称伞笼。
[0010]锚筋是指锚杆或锚索结构内传递并承担外部拉拔荷载的主筋材料，包括构成锚杆的钢筋或钢管等、构成锚索的钢绞线或钢丝等，以及其他一些条束状纤维增强复合抗拉材料比如玻璃纤维锚杆、碳纤维锚杆等等，而钢筋既可以是普通螺纹钢筋，也可以是精轧螺纹钢筋，还可以是圆钢等。
[0011]伞状扩体装置内的荷载转换装置的作用，是将锚筋所承受的拉力荷载通过拉筋盘转化成为整个伞状扩大头钢筋混凝土结构承受的压力荷载，进而由伞状扩大头将压力荷载传递给穿筋盘后面的岩土体承担，利用岩土体的抗压承载力远远大于钻孔壁的摩擦力，使伞状扩大头承担拉拔荷载的能力远远超过了摩擦型锚杆锚索；荷载转换装置在大部分情况下是单体构件，但某些情况下可能是由多个构件组合而成的复合装置，例如附图55所示，荷载转换装置2由锚头、锚板、前止退装置Ⅱ、横向限位装置组成。对易切削锚杆(例如玄武岩纤维锚杆)，荷载转换装置可以采用易切削材料锚头或钢套筒粘接式锚头。对钢筋锚杆，荷载转换装置既可以采用钢筋、钢环、钢套筒等材料，绑焊在锚筋上；也可以采用丝扣型钢筋连接套筒或特制的纤维增强材料等承载体，与锚筋之间以丝扣连接；还可以采用冷挤压的方式，将钢套筒挤压固定在锚筋上作为荷载转换装置。当然，荷载转换装置可以合并在拉筋盘上，且以螺纹连接或焊接的方式固定在锚筋前端，但仅限于抗拉承载力较低的情况；如果需要的承载力较高，则一般需要专门安设荷载转换装置。对钢绞线制作的锚索，荷载转换装置既可以采用挤压套以冷挤压方式固定在钢绞线上，也可以采用孔口外锚头所使用的常规锚具、夹具固定在钢绞线上，也可以使用特制的小型锚具、夹具，还可以是各种具备钢绞线回收功能的锚头(包括锚夹具、挤压套等)。
[0012]本申请通过抵撞杵实现抵撞开伞，抵撞开伞的原理是当伞状扩体装置植入到钻孔扩孔段内时，因抵撞杵与扩孔段的前方孔壁发生抵顶、冲撞，拉筋盘、穿筋盘的其中之一者因被阻挡而停止前进，在向前冲撞的惯性力或后续向前的人工给进力或机械给进力的作用下，拉筋盘、穿筋盘的其中之另一者继续前进，从而将伞状折叠杆组打开。实施抵撞时，直接或间接对拉筋盘或穿筋盘施加向前的抵撞力(包括冲撞力或给进力)；抵撞杵用于实施抵撞时与钻孔扩径段前方的孔壁发生接触，将抵撞反力传递给拉筋盘或穿筋盘；抵撞发生时，通
过送杆对拉筋盘或穿筋盘的前推/前拖作用(前拖作用例如附图56所示牵引装置)、以及抵撞杵对穿筋盘或拉筋盘的后推/后拖作用(后拖作用例如附图16所示牵引装置)，二者相互配合从而实施伞状扩体装置的复张。
[0013]进一步的，还包括送杆或吊绳或吊杆；送杆或吊绳或吊杆沿纵向设置；当伞状折叠杆组正向折叠时，所述送杆的前部与伞状折叠杆组的后端固定或单向固定连接；当伞状折叠杆组反向折叠时，所述送杆的前部与伞状折叠杆组的前端固定或单向固定连接；送杆或吊绳或吊杆的后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.抵撞开伞的伞状扩体设备，包括伞状扩体装置、锚筋(4)，伞状扩体装置固定或单向固定或可拆卸固定在锚筋(4)上，伞状扩体装置包括一个以上正向折叠或反向折叠的伞状折叠杆组，每个伞状折叠杆组包括若干折叠杆，在伞状折叠杆组的前、后两端处，折叠杆均被集中铰接约束呈中心对称状，其特征在于，还包括沿纵向设置的抵撞杵(37)，所述抵撞杵(37)的前端设置在伞状扩体装置的前侧；当伞状折叠杆组正向折叠时，所述抵撞杵(37)的后端与伞状折叠杆组的前端固定连接或单向固定连接；当伞状折叠杆组反向折叠时，所述抵撞杵(37)的后端活动穿过伞状折叠杆组的前端并与伞状折叠杆组的后端固定连接或单向固定连接；还包括若干根加力柱(5)和/或拉筋盘(3)和/或穿筋盘(8)；加力柱(5)沿纵向分布，拉筋盘(3)、穿筋盘(8)均沿横向分布；每一根所述折叠杆的前端，与加力柱(5)的前部或拉筋盘(3)或锚筋(4)铰接；每一根所述折叠杆的后端，与加力柱(5)的后部或穿筋盘(8)或锚筋(4)铰接。2.根据权利要求1所述的抵撞开伞的伞状扩体设备，其特征在于，还包括送杆(16)或吊绳(58)或吊杆(59)；送杆(16)或吊绳(58)或吊杆(59)沿纵向设置；当伞状折叠杆组正向折叠时，所述送杆(16)的前部与伞状折叠杆组的后端固定或单向固定连接；当伞状折叠杆组反向折叠时，所述送杆(16)的前部与伞状折叠杆组的前端固定或单向固定连接；送杆(16)或吊绳(58)或吊杆(59)的后端延伸出钻孔外。3.根据权利要求1所述的抵撞开伞的伞状扩体设备，其特征在于，还包括荷载转换装置(2)，锚筋(4)固定或可拆卸固定或活动穿设在荷载转换装置(2)上；每一根所述折叠杆的前端，与加力柱(5)的前部或拉筋盘(3)或锚筋(4)通过无铰接装置铰接，或通过前铰接装置(19)与加力柱(5)的前部或拉筋盘(3)铰接；每一根所述折叠杆的后端，与加力柱(5)的后部或穿筋盘(8)或锚筋(4)通过无铰接装置铰接，或通过后铰接装置(21)与加力柱(5)的后部或穿筋盘(8)铰接；前铰接装置(19)与加力柱(5)的前部或拉筋盘(3)或锚筋(4)固定连接，后铰接装置(21)与加力柱(5)的后部或穿筋盘(8)或锚筋(4)固定连接；所述加力柱(5)的分布方式包括以下任意一种：加力柱(5)环绕伞状折叠杆组的中轴线分布；或加力柱(5)位于伞状折叠杆组的中轴线上并被锚筋(4)和折叠杆环绕；或加力柱(5)呈管状套设在锚筋(4)的外侧。4.根据权利要求1所述的抵撞开伞的伞状扩体设备，其特征在于，所述加力柱(5)包括外柱(5
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1)和/或内柱(5
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2)，和/或整体式限位装置(31)和/或构造柱(62)；和/或加力柱(5)与抵撞杵(37)合并设置；所述外柱(5
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1)为外拉杆(61)或外承压柱(60)；所述内柱(5
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2)为承压柱Ⅰ(63)或伸缩承压柱或伸缩拉杆；所述加力柱(5)的连接方式包括以下任意一种：所述外柱(5
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1)的前端直接或间接与每根折叠杆的前端铰接、后端活动穿过伞状折叠杆组后端向后延伸作为伞状折叠杆组后端沿纵向移动的滑轨；或外柱(5
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1)的后端直接或间接与每根折叠杆的后端铰接，前端活动穿过
伞状折叠杆组前端向前延伸作为伞状折叠杆组前端沿纵向移动的滑轨；或外柱(5
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1)前端活动穿过伞状折叠杆组前端作为伞状折叠杆组前端沿纵向移动的滑轨，后端活动穿过伞状折叠杆组后端作为伞状折叠杆组后端沿纵向移动的滑轨；当内柱(5
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2)为承压柱Ⅰ(63)时，所述承压柱Ⅰ(63)的一端直接或间接与每根折叠杆的前端或后端铰接，另一端位于伞状折叠杆组的前端与后端之间；当内柱(5
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2)为伸缩承压柱或伸缩拉杆时，所述伸缩承压柱或伸缩拉杆的两端分别直接或间接与每根折叠杆的前端、后端铰接；所述整体式限位装置(31)的连接方式为：整体式限位装置(31)一端与拉筋盘(3)或穿筋盘(8)固定连接，同时，另一端无法穿过穿筋盘(8)或拉筋盘(3)；或整体式限位装置(31)套设在锚筋(4)上，但其两端分别与拉筋盘(3)、穿筋盘(8)单向固定连接。5.根据权利要求3所述的抵撞开伞的伞状扩体设备，其特征在于，所述无铰接装置包括设置在折叠杆的前端或后端的闭合环(85)、设置在加力柱(5)和/或拉筋盘(3)和/或穿筋盘(8)上的穿孔(82)，闭合环(85)活动穿过穿孔(82)并扣锁在穿孔(82)上，且闭合环(85)所在平面与拉筋盘(3)或穿筋盘(8)垂直或与加力柱(5)的切向垂直；当折叠杆前端通过前铰接装置(19)与加力柱(5)的前部或拉筋盘(3)铰接时，每根折叠杆的前端与前铰接装置(19)铰接于前铰链(26)；当折叠杆的后端通过与后铰接装置(21)与加力柱(5)的后部或穿筋盘(8)铰接时，每根折叠杆的后端与后铰接装置(21)铰接于后铰链(27)；每根折叠杆均包括长杆(6)与短杆(7)，长杆(6)与短杆(7)铰接于中铰链(24)，所述折叠杆正向或反向组装；所述前铰链(26)、中铰链(24)、后铰链(27)均为无连接器铰链、单连接器铰链、双连接器铰链之一。6.根据权利要求4所述的抵撞开伞的伞状扩体设备，其特征在于，当内柱(5
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2)为承压柱Ⅰ(63)时：所述承压柱Ⅰ(63)的一端为固定端Ⅰ、另一端为非固定端Ⅰ；所述固定端Ⅰ与每根折叠杆的前端或后端铰接，或与拉筋盘(3)或穿筋盘(8)固定连接，所述非固定端Ⅰ位于伞状折叠杆组的前、后两端之间或拉筋盘(3)与穿筋盘(8)之间；所述承压柱Ⅰ(63)与锚筋(4)的连接方式包括：承压柱Ⅰ(63)套设在锚筋(4)上；和/或，承压柱Ⅰ(63)的非固定端Ⅰ在穿筋盘(8)或拉筋盘(3)上的轴向投影处设置有接收坑洞(73)或接收凸起，所述接收坑洞(73)口部或接收凸起肩部具有斜坡，接收坑洞(73)或接收凸起与非固定端Ⅰ相匹配；和/或，承压柱Ⅰ(63)的非固定端Ⅰ上设置有扶正器，扶正器固定在承压柱Ⅰ(63)上，锚筋(4)在纵向上穿过所述扶正器(74)，且在横向上锚筋(4)与承压柱Ⅰ(63)、扶正器(74)三者相对固定；当内柱(5
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2)为伸缩承压柱时：所述伸缩承压柱包括相互配合的承压柱Ⅱ(65)、导轨(64)；承压柱Ⅱ(65)能够沿导轨(64)进行纵向滑动；承压柱Ⅱ(65)的一端为固定端Ⅱ，另一端为非固定端Ⅱ，所述固定端Ⅱ与每根折叠杆的前端或后端铰接，所述非固定端Ⅱ与导轨(64)活动连接且无法穿过伞状折叠杆组的端部或拉筋盘(3)或穿筋盘(8)；所述导轨(64)的一端为非固定端Ⅲ，另一端为固
定端Ⅲ，非固定端Ⅲ与非固定端Ⅱ活动连接，固定端Ⅲ与每根折叠杆的后端或前端铰接；或在固定端Ⅱ与固定端Ⅲ二者中，其任一者与拉筋盘(3)固定或单向固定连接，另一者与穿筋盘(8)固定或单向固定连接；或，所述伸缩承压柱包括相互配合的承压柱前段(66)、承压柱后段(67)，承压柱前段(66)的前端与每根折叠杆的前端铰接或与拉筋盘(3)固定连接，所述承压柱后段(67)的后端与每根折叠杆的后端铰接或与穿筋盘(8)固定连接，承压柱前段(66)的后端与承压柱后段(67)的前端相互单向固定连接；当内柱(5
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2)为伸缩拉杆时：所述伸缩拉杆包括相互配合的拉杆前段(69)、拉杆后段(70)；拉杆前段(69)与拉杆后段(70)互为导轨进行纵向滑动；拉杆前段(69)的前端与每根折叠杆的前端铰接或与拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓理，
申请(专利权)人：刘晓理，
类型：发明
国别省市：